服役高铁制动盘微观组织演变和力学性能表征

以高速列车铸钢制动盘为研究对象,借助SEM和TEM手段表征服役后铸钢制动盘微观组织演变,通过拉伸试验测试服役制动盘的力学性能,采用热循环和DIC拉伸试验研究制动盘材料力学性能退化机理。研究结果表明:在摩擦制动导致的大温度梯度、不同的冷却速度下,制动盘表层局部区域发生了“自淬火”并形成细小的马氏体晶粒;摩擦剪切作用产生的塑性变形进一步细化晶粒并形成粒径小于50 nm的纳米晶,局部晶粒细化和相变使制动盘表层至心部以及沿表层方向上的组织呈现出晶粒粒径非均匀分布的特征。服役制动盘表层材料的屈服强度、抗拉强度以及断后伸长率相比新材料分别衰退了20.1%,21.2%和43.3%。制动盘表层晶粒粒径非均匀分布使断口呈现出韧性与脆性的混合形貌以及裂纹的快速扩展特征。晶粒粒径非均匀分布在导致硬度非均匀分布的同时,还会使材料在承载时容易出现应力应变局域化进而导致材料承载能力下降。

T22/TP304H异种钢焊接接头性能分析与剩余寿命评估

异种钢焊接在亚临界锅炉中被广泛运用,其焊接接头性能会直接影响锅炉的运行安全和服役寿命。针对已服役20万小时以上的锅炉中带垫板T22/TP304H异种钢焊接接头,采用微观组织观察、常温与高温拉伸试验以及高温持久试验等方法,全面评估了焊接接头的组织形态、力学性能和耐久性。结果表明,TP304H母材及焊缝中有析出物聚集现象,易诱发焊接区域萌生裂纹;长期服役的接头拉伸强度低于ASME标准要求的最低值,力学性能出现较大程度的衰退;通过温度曲线推算法估算,焊接接头的剩余寿命为29 745 h,但其运行可靠性已显著降低,应对接头部位进行检修并加强后期巡检工作。该研究可为T22/TP304H异种钢焊接头的组织与性能研究和设备后续的安全运行提供理论参考。